단백질 방울 속 효소 작동하자 분자 이동 빨라져…살아 있는 세포 검증은 아직

일본 오키나와과학기술대학원대(OIST)와 독일 막스플랑크연구소 등의 공동 연구진이 단백질이 빽빽하게 모인 인공 액적에서 효소 반응이 분자 이동을 바꾼다는 실험 결과를 지난달 30일 국제학술지 《네이처 커뮤니케이션스》에 발표했다. 살아 있는 세포의 현상을 직접 관찰한 결과는 아니다.

활동하는 효소가 있을 때 회복 시간 짧아져

연구진은 소 혈청 알부민(BSA)을 섞어 단백질이 밀집한 작은 방울을 만든 뒤 젖산탈수소효소(LDH)나 알코올탈수소효소(ADH)와 반응 물질을 넣었다. 일부 단백질에 형광 표지를 붙이고 빛을 비춘 영역의 형광이 다시 채워지는 시간을 비교했다. 효소가 작동하는 상태와 작동하지 않는 상태의 차이를 살핀 것이다.

LDH 실험에서 형광이 절반 회복되는 데 걸린 시간은 활동 액적 7.8±1.9초(22개), 비활동 액적 13.8±1.7초(21개)였다. 이는 각각의 실험 조건에서 관찰한 액적 수이지 사람이나 세포의 수가 아니다. 효소 활성을 없앤 변이체를 사용한 대조 실험에서도 이동 변화가 효소 반응과 관계있다는 근거를 얻었다.

연구진은 또 형광 표지 단백질의 회복 실험과 별도로 나노입자의 궤적을 추적해 활동 액적에서 입자 이동이 늘어나는 경향을 확인했다. 두 실험은 서로 다른 물질의 움직임을 재므로 수치를 곧장 같은 척도로 비교해서는 안 된다.

밀도가 높을수록 빨라지는 것은 아니다

단백질이 많아지면 효소 반응은 일정 범위까지 활발해졌지만 지나치게 빽빽해지면 다시 약해졌다. 연구진의 분자 시뮬레이션에서는 밀집 환경이 LDH의 반응 부위가 닫힌 형태를 안정화하는 것으로 나타났다. 액적 안의 흐름을 설명하는 이론 모형도 제시했지만 실제 세포에서 동일한 기전이 작동한다고 확인한 것은 아니다.

이번 연구는 정해진 단백질과 효소로 만든 단순한 액적에 관한 것이다. OIST는 여러 효소가 함께 있는 조건과 살아 있는 세균 세포에서 후속 시험을 계획한다고 밝혔다. 따라서 질병 치료나 인체 내 반응의 개선 효과를 뜻하지 않는다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

원문: https://www.nature.com/articles/s41467-026-77666-y
연구기관 설명: https://www.oist.jp/news-center/news/2026/10/30/enzymes-get-flow-going-crowded-droplets
독립 방법 검토: https://press-news.org/research/crowded-protein-droplets-enzymes-mobility/